《传感器与检测技术》试题及答案

《传感器与检测技术》试题一、填空：1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件这类元件有光电池、光电仪表。

k(TT)lnNAT(

。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即e 0 NB

A B T冷端延长线法至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加不变）（①相对误差②绝对误差③引用误差（2分）电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（①②变极距型③变介电常数型）外是线性的。电阻应变片式传感器按制造材料可分为①_材料和②电阻应变效应形成的，而②的电阻变化主要是由温度效应造成的。半导体材料传感器的灵敏度较大。磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端产生感应电傿的。而霍尔（霍尔效应测量电流，磁场，位移，压力。二.简答题1镍硅热电偶测量某但温箱温度，把热电偲直接与电位差计相连接ἂ-1.19lv15度是多少度？镍铬-镍硅热电偶分度表测量度℃端温012热3电4动5势6(mv)789-20-0.77-0.81-0.84-0.88-0.92-0.96-0.99-1.03-1.07-1.10-10-0.39-0.43-0.47-0.51-0.55-0.59-0.62-0.66-0.70-0.74-0-0.00-0.04-0.08-0.12-0.16-0.20-0.23-0.27-0.31-0.35+00.000.040.080.120.160.200.240.280.320.36+100.400.440.480.520.560.600.640.680.720.76+200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.16简述热电偶的工作原理。答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应温庤的大小。以石英晶体为例简述压电效应产焟的原理。答：石英晶体嘨沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化厰象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时形也随之消失，称为逆压电效庐。良好的厚度变形同长度变形压甕效应。简述电阻应变片式传感器的工䝜冟理值相应叐焛又化。5ከ势、接触琵动和温峮电动势？说明热电偶测温原理及兖工作定律的应用。分析热由偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法筐：①炭电动势：两种不同材料的导体（或半导体B差电势或塞贝克电势，通称热电势。②接触电ከ势：接触由傿是由两种不同导体的自由电子，其密度不同而匨接触处形成的热电势。它犄大小取决于两导体的性质及接触点的温度而与导体的形状和尺寸无关。③温差电动势：是在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的一种电势。④热电偶测温原理：烬电偶的测温原理基于物理的ส⑤热电偶三定律a中间导体定律b中间温度宒律任何两种均匀材料组成的热电偶，热端为T，冷端为T0

时犄热电劷等于该热电偶热端ฺT冷端为Tn

时的热电势与同一热琵偶热端为Tn

，冷端为T0

时热电功的仃数。应用：对热电偶冷端不为00C时，可用中间温度定ᾋ加以修正。c参考电极定律墂果AB两种导体（热电极）分别与第三种导体C（点温度为）时分别为EAC,T0EBC,T0AB两热电极配对后的热电势为EABT,T0EACT,T0EBCT,T0⑥误差因素：参考端温度受周围环境的影响措施：a 00C恒温法b计算修正法（冷端温度修正法仪表机械零点调整法d热电偶补偿法e电桥补偿法f冷端延长线法7法有哪几种？请详细推导分流法（10）答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。温度补偿方法：a分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。b电桥补偿法式、互感式、涡流式、电容式、热电阻式传感器分别可采用哪种电桥作为测量电路？桥平衡条件/R=R/R ，RR=RR。1 2 3 4 1 4 2 3以自感式传感器为例说明差动式传感器可以提高灵敏度的原理。解：差动式灵敏度:与单极式传感器灵敏度 比较灵敏度提高一倍，非线性大大减少。测量何种物理量？（种）答：非接触式测量：热电式传感器：测量温度光纤传感器：测量光信号接触式测量：电位器式压力传感器：测量压力应变片式电阻传感器：测量电阻值应变式扭矩传感器：测量扭矩器。答：光电效应可分为：制造的。此类。d)三.分析/证明题1、压电式传感器更适用于静态测量，此观点是否正确，分析原因。2、为什么要对应变片式电阻传感器进行温度补偿，分析说明该类型传感器温度误差补偿方法。答在外界温度变化的条件下由于敏感栅温度系数t及栅丝与试件膨胀系之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差。②方法：自补偿法线路补偿法3600t65℃，则实际温0度为665℃，对不对？为什么？应如何计算？答：对。查表知镍铬-镍硅热电偶K=1，T=T+KT=600+1×65=665z n4、制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？为何霍尔元件都比较薄，而且长宽比一般为2：1？答：制作霍尔元件应采用半导体材料。如果磁场与薄片 法线有夹角，那么U=kH

IBcos,霍尔元件越薄（即d越小kH

就越大，所以一般霍尔元件都很薄。又因

=(kH

IB/d)×f(l/b) l/b=2时，f(l/b)=0.93UH

也可取到最大值，所以长宽比l/b一般为2：1智能传感器只是将被测信号数字化，意义不大，你同意此观点否？分析说明你的理由。断，数据处理，自适应能力等功能，从而使传感器技术提高到一个新水平。四、计算题已知Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为T=50℃，试计算出Rt的值和Ra（10）Rt

(1AtBt2)0100[13.94010350(5.802107)502]119.55将一只灵敏度为0.08mv/℃的热电偶与毫伏表相,已知接线端温度为50℃,毫伏表的出为60mv,求热电偶热端的温度为多?答：T 60 502000℃0.083、1）试证明热电偶的中间导体定律。2）将一只灵敏度为0.08mv/℃的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60mv,求热电偶热端的温度为多少?3）热敏电阻的电阻-温度特性有什么不同?答：1）

ABC

,T0

)EAB

(T,T)0EABC

,T0

)EAB

(T)EBC

)E0

)El0

,T0

)ElB

,T0

)=EAB

(T,T)02)T 60 502000℃0.083）热敏电阻的电阻温度系数大，电阻与温度的关系近似于线性或为平滑曲线。4、1）有一数字温度计，测量范围为–50℃～150℃,精度0.5级,求当示值分别为-20℃,100℃时的绝对误差和示值相对误差。2）欲测量250V电压，要求测量示值相对误差不大于±0.5%,问选用量程为250300V500V400V1.50～500V;另一只0.5级,测量范围0～1000V,问选用那只表测量较好?为什么?答：1）绝对误差为：1500.5%0.75℃ -20℃时相对误差为：0.75100%3.75% 1000.75100%0.75%20 1002250%2V1.25250

0.0050.5250V1.25

0.004,1.25

0.0025300V0.4500V300 5000.25级。35001.5%

7.5100%1.875%第二只绝对误400差为10000.5%

5 100%1.25%所以应用第二只表。4005、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电阻，R1R4R1受压，ΔR表示应变片发生应变后，电ΔR=0，桥路处于平